Tôi và bạn đều đến từ các ngôi sao

Tôi rất thích khi xem bộ phim “Thế giới phẳng” chuyển thể từ truyện của Terry Pratchett. Ông mô tả thế giới mà chúng ta đang sống nằm trên lưng một con rùa khổng lồ, con rùa đó bơi chầm chậm trong vũ trụ bao la. Các thế giới khác nằm trên lưng của những con rùa khác. Rồi một ngày, các con rùa ấy cùng bơi về nơi nó được sinh ra để bắt đầu một chu trình mới, và thế là thảm họa xảy ra... Rồi theo truyền thuyết khác - cổ xưa hơn mà tôi không thật nhớ, thế giới nằm trên lưng của một con rùa lớn, con rùa này lại đậu trên lưng một con rùa khác lớn hơn, con rùa kia lại đậu trên một con lớn hơn nữa, cứ như vậy, vô tận các con rùa... Đó là bức tranh được phác họa bởi người cổ xưa về vũ trụ.

Thực tế bức tranh về vũ trụ không giống lắm những câu chuyện ở trên, nó bắt đầu từ một vụ nổ lớn cách đây khoảng 14 tỉ năm. Vũ trụ ban đầu rất nóng, nó giãn nở rất nhanh và nguội dần. Khi đó, các nguyên tử hydro và helium - hai nguyên tử đơn giản và phổ biến nhất trong vũ trụ - mới được hình thành, tạo nên các đám mây nguyên tử, phân tử khí gồm hai nguyên tố này.

Vũ trụ lúc này tối om, các đám mây khí này co lại dưới tác dụng của lực hấp dẫn. Khi kích thước nhỏ lại, các nguyên tử va chạm với nhau nhiều hơn nên nhiệt độ của đám mây tăng lên. Lực hấp dẫn của đám mây tiếp tục nén chính nó khiến nhiệt độ tăng đủ lớn để hai hạt nhân nguyên tử hydro kết hợp với nhau tạo nên hạt nhân helium nặng hơn. Đó là lúc các ngôi sao đầu tiên ra đời.

Nhờ phản ứng hạt nhân này mà các ngôi sao phát sáng, năng lượng tỏa ra dưới dạng bức xạ. Đây cũng chính là nguồn năng lượng để duy trì sự sống nếu có trên các hành tinh sau này; phản ứng quang hợp ở thực vật tạo nên đường cung cấp cho bản thân nó và cho các sinh vật khác.

Trong lõi của các ngôi sao, các quá trình tổng hợp hạt nhân tiếp tục diễn ra, các hạt nhân nặng hơn helium được hình thành, carbon, oxygen, nitrogen... là những nguyên tố cần thiết cho sự sống sau này. Các nguyên tố nặng này được đưa trở lại đám mây khí ở giai đoạn cuối cuộc đời chiếu sáng của nó: Hoặc dữ dội trong một vụ nổ sao, hoặc chậm rãi êm đềm hơn qua gió sao. Các sao mới lại tiếp tục cho đến khi không còn đủ nhiên liệu (phần lớn là hydro) cho quá trình này nữa.

Trên các hành tinh, nhiệt độ không bao giờ đủ cao để có thể tổng hợp nên các nguyên tố nặng hơn hydro, nên chắc chắn rằng các nguyên tố làm nên tôi và bạn (C,N,O,...) đều đến từ các ngôi sao.

Các sao và đám mây khí tạo nên chúng lại nằm trong thiên hà. Có cả trăm tỉ ngôi sao trong một thiên hà. Vũ trụ lại có cả trăm tỉ thiên hà; nếu ở gần nhau, chúng có tương tác với nhau thông qua lực hấp dẫn. Các thiên hà cũng thay đổi (tiến hóa) theo thời gian và sự sáp nhập giữa chúng đóng vai trò quan trọng. Các sao tụ tập với nhau trong một thiên hà, các thiên hà tụ tập với nhau thành một cụm các thiên hà, cụm các thiên hà lại tụ tập với nhau thành một siêu cụm lớn hơn, cứ như thế... Những cấu trúc lớn hình thành và tạo nên một mạng lưới như mạng nhện trong không gian ba chiều. Phần lớn vũ trụ là trống rỗng, khối lượng của tất cả các hạt vật chất tạo nên sao, các đám mây khí... chỉ chiếm 5% tổng khối lượng toàn vũ trụ, 95% vật chất còn lại chúng ta hiện chưa biết và việc tìm lời giải cho những dạng vật chất này là thách thức lớn nhất của vật lý thiên văn hiện nay.

Sự sống đầu tiên trong vũ trụ hình thành như thế nào? Khi một ngôi sao mới ra đời, một phần vật chất phía ngoài ngôi sao theo thời gian hình thành nên các hành tinh chuyển động quanh sao mẹ. Chỉ một số hành tinh nằm vừa đủ xa sao mẹ, nhiệt độ vừa phải không quá nóng hay quá lạnh mới có khả năng hình thành nên sự sống.

Phải có số lượng các nguyên tố rất phong phú để sự kết hợp ngẫu nhiên giữa chúng có thể tạo nên các dạng sống đơn giản nhất. Rồi sự kết hợp giữa hai nguyên tố rất phổ biến (2 nguyên tử hydro và một nguyên tử oxygen) tạo nên nước cũng là một điều kiện cần cho sự sống. Ở trong môi trường nước, các phân tử linh động vừa đủ, dễ dàng liên kết với các phân tử khác tạo nên một chuỗi các phân tử. Các chuỗi phân tử phức tạp bằng cách kết hợp vô tình nào đó có khả năng tự sao chép, tự sinh sôi dần hình thành nên các dạng sinh vật đơn bào đơn giản nhất, rồi từ đó các dạng sống phức tạp hơn được hình thành, rồi đến các động vật bậc cao.

Sự sống trên Trái đất không phải điều gì quá đặc biệt. Xác suất để có một hành tinh nằm trong vùng có thể có sự sống giống Trái đất không phải quá hiếm. Vậy tại sao cho đến nay các kính thiên văn vẫn chưa tìm thấy bằng chứng về sự sống ngoài hành tinh? Một trong những khó khăn lớn nhất là: Các hành tinh quá xa. Các tín hiệu của sự sống từ các hành tinh quá yếu. Nhưng công cuộc tìm kiếm vẫn không dừng lại. Đôi khi chúng ta không nhìn thấy mặt trăng, nhưng không phải vì thế mà mặt trăng không tồn tại.